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变频电源分类及其应用领域


变频电源种类


变频电源装置主要分为交—直—交变频和交—交变频两大类,交—直—交变频又可分为电压型和电流型两大类,交—交变频多为电压型,也有少量使用电流型。


变频电源控制方式分为电压型、电流型、脉冲宽度调制型等。其主回路的拓扑、控制策略都有多种方式可以选择,如功率器件有scr(晶闸管,thyristor)、gto(门极关断晶闸管,gateturn-offthyristor)、igbt(绝缘栅双极晶体管,insulated-gatebipolartransistor)、igct(集成门极换流晶闸管,integratedgatecommutatedthyristor,是一种新型半导体功率器件,在gto的基础发展起来的)等;主回路的拓扑结构可选择两电平、三电平、负载换相式scr电流型变频器等,控制策略可选择v/f控制、矢量控制、直接转矩控制、脉冲宽度调制(pwm)或脉冲幅度调制(pam)等;电压也有高压(3~6kv,主要是大容量的同步或异步电动机)、中压或抵压(如一般的小功率380v和轧钢辅传动的电动机)等。此外,变频调速还有变极调速,无级调速还有矢量控制方式、变压变频(vvvf)控制方式等,价格极为不同,如何选择是一大问题。表3示出了我国宝钢从日本引进的于1989年投产的1900mm板坯连铸全交流方式。从表中可以看出,变频调速采用变极、vvvf和矢量变换控制三种方式,在调速要求不需无级的只须有限变速的采用变极控制方式,要求速度控制不严格的如辊道速度控制采用变压变频(vvvf)方式,要求速度控制严格的才采用矢量变换控制方式,这样目的是节约投资和简化维护,这种按工艺要求选择变频器的方法可作为为其他车间交流化作为准则,如烧结的全交流化,其配料的变频电源采用vvvf方式,台车采用矢量变换控制方式。


应用领域


由于世界各国电网指标不统一,出口电器厂商需要电源模拟不同国家的电网状况,为工程师在设计开发、生产线测试及品保的产品检测、寿命、过高压/低压模拟测试等应用中提供纯净可靠的、低谐波失真、高稳定的频率和稳压率的正弦波电力输出;进口原装电器、设备的用户也需要对我国电网进行变压、变频以保证进口电器、设备的正常运转;满足航空电子及军事设备高频的需求。


主要用于制造或出口贸易商对出口电器产品的用电检测、调试及用于精密仪器的供电电源。广泛适用于家电制造业、电机、电子制造业、IT产业、电脑设备、实验室等。


★家电业制造商如:空调设备、咖啡机、洗衣机、榨汁机、微波炉、收录音机、冰箱、DVD、洗尘器、电动剃须刀等产品的测试电源。


★电机、电子业制造商如:交换式电源供应器、变压器、电子安定器、AC风扇、不断电系统、充电器、继电器、压缩机、马达、被动元件等产品的测试电源。


★IT产业及电脑设备制造商如:传真机、影印机、碎纸机、印表机、扫描器、烧录机、伺服器、显示器等产品的测试电源。


★实验室及测试单位如:交流电源测试、产品寿命及安全测试、电磁相容测试、OQC(FQC)测试、产品测试及研发、研究单位*佳交流电源。


★航空/军事单位如:机场地面设施、船舶、航天、军事研究所等的测试电源。采用变频电源稳压器调速,一是根据要求调速用,二是节能。它主要基于下面几个因素:


1)变频调速系统自身损耗小,工作效率高。


2)电机总是保持在低转差率运行状态,减小转子损耗。


3)可实现软启、制动功能,减小启动电流冲击。


在采用变频电源调速时,需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑,下面几种情况选用变频调速较有利:


根据工艺要求,生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。


如:包装机传送系统,根据不同品种的产品,需要改变系统传送速度,使用变频调速可使调速控制系统结构简单,控制准确,并易于实现程序控制用变频调速代替机械变速。


如:机床,不仅可以省去复杂的齿轮变速箱,还能提高精度、满足程序控制要求。用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。


例如:锅炉上水泵、鼓风机、引风机实行了变频调速控制,不仅省去了伺服放大器、电动操作器、电动执行器和给水阀门(或挡风板),而且使得整个锅炉锅炉控制系统得到了快速的动态响应、高的控制精度和稳定性。


20世纪70年代后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中,变频调速具有优良优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,而且易于实现过程自动化,深受工业行业的青睐。


1.交流变频调速的优异特性


1)调速时平滑性好,效率高。低速时,特性静关率较高,相对稳定性好。

2)调速范围较大,精度高。

3)起动电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显。

4)变频电源体积小,便于安装、调试、维修简便。

5)易于实现过程自动化。

6)必须有专用的变频电源|稳压器,造价较高。

7)在恒转矩调速时,低速段电动机的过载能力大为降低。


2.与其它调速方法的比较


交流电动机的调速方法有三种:变极调速、改变转差率调速和变频调速。这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流调速系统中,选用电机时往往留有一定余量,电机又不总是在大负荷情况下运行;如果利用变频电源调速技术,轻载时,通过对电机转速进行控制,就能达到节电的目的。工业上大量使用风机、水泵、压缩机等,其用电量约占工业用电量的50%;如果采用变频电源调速技术,既可大大提高其效率,又可减少10%的电能消耗。



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